一种数字信号转模拟信号方法及系统与流程

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种数字信号转模拟信号方法及系统。

背景技术：

随着电子技术的发展，数字信号以其抗干扰强，无噪声积累，便于加密、存储、处理和交换等优点，成为信号输出的首选。但是在实际使用过程中，一些附属设备需要的输入信号却是模拟信号，而且这些设备价格昂贵，更换成本过高，因此还需要数字信号转换成模拟信号的设备。例如，船用平台罗经的航向信号、纵摇和横摇姿态信号，分罗经、航向数据记录仪等

市面上已有的设备都是使用高度集成化的数字信号转模拟信号模块，成本高。

因此，如何提供一种新的技术方案，实现低成本的数字信号转模拟信号，成为了本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种新的技术方案，实现低成本的数字信号转模拟信号。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种数字信号转模拟信号方法，包括如下步骤：

获取激磁信号，当激磁信号与目标模拟信号电压相同时，将激磁信号作为目标模拟信号的基准信号sinωt，当激磁信号与目标模拟信号电压不同时，将激磁信号电压调整至与目标模拟信号电压相同后作为目标模拟信号的基准信号sinωt，目标模拟信号可表示为k0·sinωt·sinθ及k0·sinωt·cosθ，其中，k0是目标模拟信号的放大系数,sinθ和cosθ是目标模拟信号的数模转换码；

获取待转换数字信号，解算待转换数字信号的角度；

利用待转换数字信号的角度，基于待转换数字信号及目标模拟信号的变比计算模拟信号的数模转换码sinθ和cosθ；

利用数模转换码sinθ和cosθ输出调幅用模拟信号；

将基准信号sinωt与调幅用模拟信号相乘，得到调幅后模拟信号sinωt·sinθ及sinωt·cosθ；

基于放大系数k0放大调幅后模拟信号sinωt·sinθ及sinωt·cosθ得到目标模拟信号k0·sinωt·sinθ及k0·sinωt·cosθ。

一种数字信号转模拟信号系统，包括处理器、数字模拟转换装置、硬件乘法器及第一运算放大器，其中：

处理器的输入端与待转换数字信号的输出端相连接，处理器的输出端与数字模拟转换装置的输入端相连接，所述处理器用于获取待转换数字信号，解算待转换数字信号的角度，利用待转换数字信号的角度，基于待转换数字信号及目标模拟信号的变比计算模拟信号的数模转换码sinθ和cosθ，将数模转换码sinθ和cosθ发送至数字模拟转换装置；

数字模拟转换装置的输出端与硬件乘法器的第一输入端相连接，所述数字模拟转换装置用于利用数模转换码sinθ和cosθ输出调幅用模拟信号，将调幅用模拟信号发送至硬件乘法器；

硬件乘法器的第二输入端与基准信号的输出端相连接，硬件乘法器的输出端与第一运算放大器的输入端相连接，硬件乘法器用于将基准信号sinωt与调幅用模拟信号相乘，得到调幅后模拟信号sinωt·sinθ及sinωt·cosθ，发送调幅后模拟信号sinωt·sinθ及sinωt·cosθ至第一运算放大器；

第一运算放大器用于基于放大系数k0放大调幅后模拟信号sinωt·sinθ及sinωt·cosθ得到目标模拟信号k0·sinωt·sinθ及k0·sinωt·cosθ。

优选地，还包括调压装置，其中：

调压装置的输入端与激磁信号的输出端相连接，调压装置的输出端与硬件乘法器的第二输入端相连接，调压装置用于当激磁信号与目标模拟信号电压不同时，将激磁信号电压调整至与目标模拟信号电压相同后作为目标模拟信号的基准信号sinωt。

优选地，所述数字模拟转换装置包括数字模拟转换器及第二运算放大器，其中：

数字模拟转换器的输入端作为数字模拟转换装置的输入端与处理器的输出端相连接，数字模拟转换器的输出端与第二运算放大器的输入端相连接，数字模拟转换器用于利用数模转换码sinθ和cosθ输出待处理调幅用模拟信号，并将待处理调幅用模拟信号发送至第二运算放大器，所述待处理调幅用模拟信号只有正幅值或只有负幅值；

第二运算放大器的输出端作为数字模拟转换装置的输出端与硬件乘法器的第一输入端相连接，第二运算放大器用于将只有正幅值或只有负幅值的待处理调幅用模拟信号处理为具有正幅值及负幅值的调幅用模拟信号。

综上所述，本发明公开了一种数字信号转模拟信号方法，包括如下步骤：获取激磁信号，当激磁信号与目标模拟信号电压相同时，将激磁信号作为目标模拟信号的基准信号sinωt，当激磁信号与目标模拟信号电压不同时，将激磁信号电压调整至与目标模拟信号电压相同后作为目标模拟信号的基准信号sinωt，目标模拟信号可表示为k0·sinωt·sinθ及k0·sinωt·cosθ，其中，k0是目标模拟信号的放大系数,sinθ和cosθ是目标模拟信号的数模转换码；获取待转换数字信号，解算待转换数字信号的角度；利用待转换数字信号的角度，基于待转换数字信号及目标模拟信号的变比计算模拟信号的数模转换码sinθ和cosθ；利用数模转换码sinθ和cosθ输出调幅用模拟信号；将基准信号sinωt与调幅用模拟信号相乘，得到调幅后模拟信号sinωt·sinθ及sinωt·cosθ；基于放大系数k0放大调幅后模拟信号sinωt·sinθ及sinωt·cosθ得到目标模拟信号k0·sinωt·sinθ及k0·sinωt·cosθ。与现有技术中采用专用的高成本的高度集成化的数字信号转模拟信号模块相比，本申请的转换方法步骤简单，对硬件的要求低，能够降低数模信号转换的成本。此外，本申请还公开了一种数字信号转模拟信号系统，该装置结构简单，制造成本低，能够显著降低数模信号转换的成本。

附图说明

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为发明公开的一种数字信号转模拟信号方法的流程图；

图2为发明公开的一种数字信号转模拟信号系统的结构示意图。

附图标记说明：处理器1、数字模拟转换装置2、硬件乘法器3、第一运算放大器4、调压装置5、数字模拟转换器6、第二运算放大器7。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明公开了一种数字信号转模拟信号方法，包括如下步骤：

s101、获取激磁信号，当激磁信号与目标模拟信号电压相同时，将激磁信号作为目标模拟信号的基准信号sinωt，当激磁信号与目标模拟信号电压不同时，将激磁信号电压调整至与目标模拟信号电压相同后作为目标模拟信号的基准信号sinωt，目标模拟信号可表示为k0·sinωt·sinθ及k0·sinωt·cosθ，其中，k0是目标模拟信号的放大系数,sinθ和cosθ是目标模拟信号的数模转换码；

s102、获取待转换数字信号，解算待转换数字信号的角度；

s103、利用待转换数字信号的角度，基于待转换数字信号及目标模拟信号的变比计算模拟信号的数模转换码sinθ和cosθ；

例如，输入的数字信号是45°，数字信号与模拟信号的变比是36：1，即数字信号的36°对应模拟信号的360°，那么θ＝(45°-36°)·10°，之后再计算数模转换码sinθ和cosθ。

s104、利用数模转换码sinθ和cosθ输出调幅用模拟信号；

s105、将基准信号sinωt与调幅用模拟信号相乘，得到调幅后模拟信号sinωt·sinθ及sinωt·cosθ；

s106、基于放大系数k0放大调幅后模拟信号sinωt·sinθ及sinωt·cosθ得到目标模拟信号k0·sinωt·sinθ及k0·sinωt·cosθ。

与现有技术中采用专用的高成本的高度集成化的数字信号转模拟信号模块相比，本申请的转换方法步骤简单，对硬件的要求低，能够降低数模信号转换的成本。

如图2所示，本发明还公开了一种数字信号转模拟信号系统，包括处理器、数字模拟转换装置、硬件乘法器及第一运算放大器，其中：

处理器的输入端与待转换数字信号的输出端相连接，处理器的输出端与数字模拟转换装置的输入端相连接，所述处理器用于获取待转换数字信号，解算待转换数字信号的角度，利用待转换数字信号的角度，基于待转换数字信号及目标模拟信号的变比计算模拟信号的数模转换码sinθ和cosθ，将数模转换码sinθ和cosθ发送至数字模拟转换装置；

数字模拟转换装置的输出端与硬件乘法器的第一输入端相连接，所述数字模拟转换装置用于利用数模转换码sinθ和cosθ输出调幅用模拟信号，将调幅用模拟信号发送至硬件乘法器；

硬件乘法器的第二输入端与基准信号的输出端相连接，硬件乘法器的输出端与第一运算放大器的输入端相连接，硬件乘法器用于将基准信号sinωt与调幅用模拟信号相乘，得到调幅后模拟信号sinωt·sinθ及sinωt·cosθ，发送调幅后模拟信号sinωt·sinθ及sinωt·cosθ至第一运算放大器；

第一运算放大器用于基于放大系数k0放大调幅后模拟信号sinωt·sinθ及sinωt·cosθ得到目标模拟信号k0·sinωt·sinθ及k0·sinωt·cosθ。

本发明中，处理器可以采用c8051单片机，本发明的数字信号转模拟信号系统采用上述的数字信号转模拟信号方法能够实现数字信号转模拟信号，由于本发明的数字信号转模拟信号系统结构简单，硬件成本低，与现有技术中采用高度集成的数字模拟转换模块相比，成本有显著的降低。

具体实施时，还包括调压装置，其中：

调压装置的输入端与激磁信号的输出端相连接，调压装置的输出端与硬件乘法器的第二输入端相连接，调压装置用于当激磁信号与目标模拟信号电压不同时，将激磁信号电压调整至与目标模拟信号电压相同后作为目标模拟信号的基准信号sinωt。

获取的激磁信号与目标载荷需要的信号的电压值可能是不同的，此时则需要进行对激磁信号进行调压，得到与负载需要的电压值相同的基准信号。

具体实施时，所述数字模拟转换装置包括数字模拟转换器及第二运算放大器，其中：

数字模拟转换器的输入端作为数字模拟转换装置的输入端与处理器的输出端相连接，数字模拟转换器的输出端与第二运算放大器的输入端相连接，数字模拟转换器用于利用数模转换码sinθ和cosθ输出待处理调幅用模拟信号，并将待处理调幅用模拟信号发送至第二运算放大器，所述待处理调幅用模拟信号只有正幅值或只有负幅值；

第二运算放大器的输出端作为数字模拟转换装置的输出端与硬件乘法器的第一输入端相连接，第二运算放大器用于将只有正幅值或只有负幅值的待处理调幅用模拟信号处理为具有正幅值及负幅值的调幅用模拟信号。

为了进一步降低硬件成本，可以采用只能输出正向幅值或负向幅值的数字模拟转换器，此时，为了保证最终得到的目标模拟信号的完整，则需要采用第二运算放大器来将只有正幅值或只有负幅值的待处理调幅用模拟信号处理为具有正幅值及负幅值的调幅用模拟信号。

本发明中，放大系数k0是根据负载设备的需求来设定的，此外，本发明中，放大系数k0可以大于1也可以小于1，因此，本申请中的放大只是对对应步骤的描述，并不一定是加大，也可能是减小。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。